MATERI IKATAN KIMIA

GAYA ANTARMOLEKUL

Gaya antar molekul adalah gaya tarik-menarik antar molekul yang saling berdekatan. Gaya antar molekul berbeda dengan ikatan kimia. Ikatan kimia, seperti ikatan ionik, kovalen, dan logam, semuanya adalah ikatan antar atom dalam membentuk molekul. Sedangkan gaya antar molekul adalah gaya tarik antar molekul. Kita akan mempelajari tiga macam gaya antar molekul, yaitu:

Ø  Gaya Van der Waals

Ø  Ikatan Hidrogen

Ø  Gaya London

Agar dapat memahami gaya antar molekul dengan baik. kita harus memahami terlebih dahulu tentang apa yang dimaksud dengan dipol dalam suatu molekul.

v  Dipol

Dipol adalah singkatan dari di polar, yang artinya dua kutub. Senyawa yang memiliki dipol adalah senyawa yang memiliki kutub positif (δ⁺) di satu sisi, dan kutub negatif (δ^-) di sisi yang lain. Senyawa yang memiliki dipol biasa disebut sebagai senyawa polar. Senyawa polar terbentuk melalui ikatan kovalen polar. Perlu diperhatikan bahwa dipol berbeda dengan ion. Kekuatan listrik yang dimiliki dipol lebih lemah dibanding kekuatan listrik ion. Kita pasti ingat, bahwa ion terdapat pada senyawa ionik, dimana molekul terbagi menjadi dua , yaitu ion positif/kation (+) dan ion negatif/anion (-).

Untuk memahami perbedaan antara ion dan dipol, mari kita perhatikan gambar berikut:

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa pada senyawa ion, molekul terbagi (bisa juga dikatakan terbelah) menjadi dua bagian. Jadi ion positif dan ion negatif sebenarnya terpisah. Mereka bersatu hanya karena adanya gaya tarik-menarik antar ion positif dan negatif (gaya coulomb). Pada senyawa polar, tidak terjadi pemisahan. Molekul merupakan satu kesatuan. Hanya saja pada satu sisi/tepi terdapat kutub positif (δ⁺) dan di sisi/tepi yang lain terdapat kutub negatif (δ^-). Untuk senyawa non polar, sama sekali tidak ada muatan listrik yang terkandung.

1.      Gaya Van der Waals (Gaya tarik antara dipol-dipol)

Gaya Van der Waals merupakan gaya tarik antar dipol pada molekul polar. Molekul polar memiliki ujung-ujung yang muatannya berlawanan. Ketika dikumpulkan, maka molekul polar akan mengatur dirinya (membentuk formasi) sedemikian hingga ujung yang bermuatan positif akan berdekatan dengan ujung yang bermuata negatif dari molekul lain. tapi tentu saja formasinya tidak statis/tetap, kenapa? Karena sebenarnya molekul selalu bergerak dan bertumbukan/tabrakan.

Catatan:
Molekul/atom/zat akan diam tak bergerak jika energi kinetiknya = 0 (nol). Keadaan ini disebut keadaan diam mutlak, dicapai jika benda berada pada suhu 0⁰K (-273⁰C). Untuk jelasnya, bisa dilihat pada gambar berikut:

Gaya Van der Waals diperlihatkan dengan garis merah (putus-putus). Kekuatan gaya tarik antara dipol ini biasanya lebih lemah dari kekuatan ikatan ionik atau kovalen (kekuatannya hanya 1% dari ikatan). Kekuatannya juga akan berkurang dengan cepat bila jarak antar dipol makin besar. jadi gaya Van der Waaals suatu molekul akan lebih kuat pada fase padat dibanding cair dan gas.

1.      Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terjadi antara atom hidrogen pada satu molekul dengan atom nitrogen (N), oksigen (O), atu fluor (F) pada molekul yang lain. Gaya tarik dipol yang kuat terjadi antara molekul-molekul tersebut. Gaya tarik antar molekul yang terjadi memiliki kekuatan 5 sampai 10% dari ikatan kovalen. Gambaran ikatan hidrogen dapat dilihat pada gambar berikut:

Ikatan hidrogen diperlihatkan pada garis merah (putus-putus). Meskipun tidak terlalu kuat, ikatan hidrogen tersebar diseluruh molekul. Inilah sebabnya air (H₂O) memiliki titik didih yang relatif lebih tinggi bila dibandingkan dengan senyawa lain dengan berat molekul (Mr) yang hampir sama. Sebut misalnya CO₂ (Mr=48) dalam suhu kamar sudah berwujud gas, sedangkan air (H₂O) dengan berat molekul lebih kecil (Mr=18) pada suhu kamar (20 ⁰C) masih berada pada fase cair.

1.      Gaya London

Gaya London merupakan gaya antar dipol sesaat pada molekul non polar. Seperti kita ketahui molekul non polar seharusnya tidak mempunyai kutub/polar (sesuai dengan namanya). Namun, karena adanya pergerakan elektron mengelilingi atom/molekul, maka ada saat-saat tertentu dimana elektron akan "berkumpul" (terkonsentrasi) di salah satu ujung/tepi molekul, sedang di tepi yang lain elektronnya "kosong". Hal ini membuat molekul tersebut "tiba-tiba" memiliki dipol, yang disebutdipol sesaat. Munculnya dipol ini akan menginduksi dipol tetangga disebelahnya. Ketika elektron bergerak lagi, dipol ini akan hilang kembali. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:

Ketika dipol sesat terjadi, akan timbul pula gaya london (garis biru putis-putus). Ketika dipol hilang, gaya london pun hilang. Kekuatan Gaya london bergantung pada berbagai faktor:

1.	Kerumitan molekul makin rumit molekul (Mr makin besar), maka gaya london makin kuat.
2.	Ukuran molekul makin besar ukuran molekul, gaya london juga makin kuat. hal ini dikarenakan molekul besar lebih mudah terpolarisasi, sehingga dipol sesaat lebih mudah terjadi.

MATERI IKATAN KIMIA

1.    IKATAN LOGAM

Ø Pengertian Logam

Logam atau metal mememiliki beberapa karakter umum yaitu wujud padat, menunjukkan kilap, massa jenis tinggi, titik didih dan titik lebur tinggi, konduktor panas dan listrik yang baik, kuat atau keras namun mudah dibentuk misalnya dapat ditempa (malleable) dan direnggangkan (ductile).

Walaupun demikian terdapat beberapa sifat yang menyimpang misalnya raksa pada suhu kamar merupakan satu-satunya logam yang berwujud padat dan hingga saat ini belum diketahui mengapa raksa berwujud cair. Selain itu titik leleh beberapa unsur logam sangat rendah yaitu Hg, Cs dan Rb dengan titik didih berturut-turut adalah -38,83 °C, 29°C dan 39°C dan Li dan K memiliki massa jenis yang rendah yaitu 0,534 dan 0,86 g/mL.

Emas, perak dan platina disebut logam mulia, sedangkan emas, tembaga dan perak sering disebut sebagai logam mata uang, karena ketiga unsur ini dipadukan untuk membuat koin-koin mata uang. Dikatakan sebagai logam mulia karena ketiga logam ini sukar teroksidasi dengan sejumlah besar pereaksi.

Selain dikenal logam mulia dikenal pula logam berat (heavy metal) adalah logam dengan massa jenis lima atau lebih, dengan nomor atom 22 sampai dengan 92. Raksa, kadmium, kromium dan timbal merupakan beberapa contoh logam berat. Logam-logam berat dalam jumlah yang banyak artinya melebihi kadar maksimum yang ditetapkan, sangat berbahaya bagi kesehatan manusia karena dapat menyebabkan kanker (bersifat karsinogen). 

Ø Ikatan Logam

Berdasarkan sifat umum logam dapat disimpulkan bahwa ikatan logam ternyata bukan merupakan ikatan ion maupun ikatan kovalen. Ikatan logam didefinisikan berdasarkan model awan elektron atau lautan elektron yang didefinisikan oleh Drude pada tahun 1900 dan disempunakan oleh Lorents pada tahun 1923. Berdasarkan teori ini, logam di anggap terdiri dari ion-ion logam berupa bola-bola keras yang tersusun secara teratur, berulang dan disekitar ion-ion logam terdapat awan atau lautan elektron yang dibentuk dari elektron valensi dari logam terkait.

Awan elektron yang terbentuk berasal dari semua atom-atom logam yang ada. Hal ini disebabkan oleh tumpang tindih (ovelap) orbital valensi dari atom-atom logam (orbital valensi = orbital elektron valensi berada). Akibatnya elektron-elektron yang ada pada orbitalnya dapat berpindah ke orbital valensi atom tetangganya. Karena hal inilah elektron-elektron valensi akan terdelokaslisasi pada semua atom yang terdapat pada logam membentuk awan atau lautan elektron yang bersifat mobil atau dapat bergerak. 

Dari teori awan atau lautan elektron ikatan logam didefinisikan sebagai gaya tarik antara muatan positif dari ion-ion logam (kation logam) dengan muatan negatif yang terbentuk dari elektron-elektron valensi dari atom-atom logam. Jadi logam yang memiliki elektron valensi lebih banyak akan menghasilkan kation dengan muatan positif yang lebih besar dan awan elektron dengan jumlah elektron yang lebih banyak atau lebih rapat. Hal ini menyebabkan logam memiliki ikatan yang lebih kuat dibanding logam yang tersusun dari atom-atom logam dengan jumlah elektron valensi lebih sedikit.

Misalnya logam magnesium yang memiliki 2 elektron valensi. Berdasarkan model awan elektron, logam aluminium dapat dianggap terdiri dari ion Al²⁺ yang tersusun secara teratur, berulang dan disekitarnya terdapat awan atau lautan elektron yang dibentuk dari elektron valensi magnesium, seperti pada Gambar.

Logam dapat dapat ditempa, direntangkan, tidak rapuh dan dapat dibengkokkan, karena atom-atom logam tersusun secara teratur dan rapat sehingga ketika diberi tekanan atom-atom tersebut dapat tergelincir di atas lapisan atom yang lain seperti yang ditunjukan pada Gambar.

Gambar perpindahan atom pada suatu logam ketika diberi tekanan atau ditempa .

Dari gambar menjelaskan mengapa logam dapat ditempa ataupun direntangkan, karena pada logam semua atom sejenis sehingga atom-atom yang bergeser saat diberi tekanan seolah-olah tetap pada kedudukan yang sama. Keadaan ini berbeda dengan ikatan ionik. Dalam kristal ionik, gaya pengikatnya adalah gaya tarik antar ion yang bermuatan positif dengan ion yang bermuatan negatif. Sehingga ketika kristal ionik diberi tekanan akan terjadi pergeseran ion positif dan negatif yang dapat menyebabkan ion positif berdekatan dengan ion positif dan ion negatif dengan ion negatif. Keadaan ini mengakibatkan terjadi gaya tolak antar ion-ion sejenis sehingga kristal ionik menjadi retak kemudian pecah.

Ø Titik Didih dan Titik Lebur Logam

Titik didih dan titik lebur logam berkaitan langsung dengan kekuatan ikatan logamnya.Titik didih dan titik lebur logam makin tinggi bila ikatan logam yang dimiliki makin kuat. Dalam sistem periodik unsur, pada satu golongan dari atas kebawah, ukuran kation logam dan jari-jari atom logam makin besar.

Hal ini menyebabkan jarak antara pusat kation-kation logam dengan awan elektronnya semakin jauh, sehingga gaya tarik elektrostatik antara kation-kation logam dengan awan elektronnya semakin lemah. Hal ini dapat dilihat pada titik didih dan titik lebur logam alkali.

Ø Daya Hantar Listrik Logam

Sebelum logam diberi beda potensial, elektron valensi yang membentuk awan elektron bergerak ke segala arah dengan jumlah yang sama banyak. Apabila pada logam diberi beda potensial, dengan salah satu ujung logam ditempatkan elektroda positif (anoda) dan pada ujung yang lain ditempatkan ujung negatif (katoda), maka jumlah elektron yang bergerak ke anoda lebih banyak dibandingkan jumlah elektron yang bergerak ke katoda sehingga terjadi hantaran listrik.

Ø Daya Hantar Panas Logam

Berdasarkan model awan elektron, apabila salah satu ujung dari logam dipanaskan maka awan elektron ditempat tersebut mendapat tambahan energi termal. Karena awan elektron bersifat mobil, maka energi termal tersebut dapat ditransmisikan ke bagian-bagian lain dari logam yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga bagian tersebut menjadi panas.

Ø Kilap Logam

Permukaan logam yang bersih dan halus akan memberikan kilap atau kilau (luster) tertentu. Kilau logam berbeda dengan kilau unsur nonlogam. Kilau logam dapat dipandang dari segala sudut sedangkan kilau nonlogam hanya dipandang dari sudut tertentu.

Logam akan tampak berkilau apabila sinar tampak mengenai permukaannya. Hal ini disebabkan sinar tampak akan menyebabkan terjadinya eksitasi elektron-elektron bebas pada permukaan logam. Eksitasi elektron yaitu perpindahan elektron dari keadaan dasar (tingkat energi terendah) menuju ke keadaan yang lebih tinggi (tingkat energi lebih tinggi). Elektron yang tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan memantulkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Energi yang dipancarkan inilah yang menyebabkan logam tampak berkilau.

Ø Alloy

Logam-logam selalu dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya rangka jendela, peralatan-peralatan rumuh tangga, rangka pesawat maupun maupun bahan lain yang menggunakan logam. Bahan-bahan logam tersebut bukan hanya dibuat dari satu jenis unsur logam tetapi telah dicampur atau ditambah dengan unsur-unsur lain yang disebutaloi atau sering disebut lakur atau paduan.

Aloi terbentuk apabila leburan dua atau lebih macam logam dicampur atau leburan suatu logam dicampur dengan unsur-unsur nonlogam dan campuran tersebut tidak saling bereaksi serta masih menunjukan sifat sebagai logam setelah didinginkan.

Aloi dibagi menjadi dua macam yaitu aloi selitan dan aloi substitusi. Disebut aloi selitan bila jari-jari atom unsur yang dipadukan sama atau lebih kecil dari jari-jari atom logam.Sedangkan aloi substitusi terbentuk apabila jari-jari unsur yang dipadukan lebih besar dari jari-jari atom logam.

MATERI IKATAN KIMIA

Senyawa Kovalen Polar dan Nonpolar

Ø Ikatan Kovalen 

Ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan. Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam). pembentukan ikatan kovalenterbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion. Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama. Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron).

Ø Ikatan Kovalen Polar

Dalam suatu senyawa, apabila atom-atomnya memiliki perbedaan nilai keelektronegatifan maka akan terbentuk ikatan kovalen polar. Ikatan ini terbentuk karena atom yang lebih elektropositif akan kekurangan rapatan elektron sehingga atom yang elektropositif tersebut akan menghasilkan muatan parsial positif (δ+). Sedangkan atom yang lebih elektronegatif akan menghasilkan muatan parsial negatif (δ- ). Muatan parsial ini akan menyebabkan timbulnya momen ikatan yang mempunyai arah dari muatan parsial positif ke muatan parsial negatif. Momen ikatan ini dapat terjadi karena perbedaan keelektronegatifan di antara dua atom yang berikatan. Sebagai contoh, momen ikatan yang terjadi pada molekul HCl.

Momen Dipol  (µ) merupakan jumlah vektor dari momen ikatan dan momen pasangan elektron bebas  dalam suatu molekul. Molekul dikatakan bersifat polar jika memiliki µ > 0 atau µ ≠ 0 dan dikatakan bersifat nonpolar jika memiliki µ = 0 .

Harga Momen Dipol Beberapa Senyawa Kovalen

Molekul H₂O bersifat polar karena memiliki momen dipol yang bernilai 1,84 D. Nilai momen dipol ini didapatkan berdasarkan jumlah vektor dari momen ikatan H-O dan momen PEB. Atom O lebih elektronegatif daripada atom H sehingga arah momen ikatan O-H akan mengarah ke atom O. Sedangkan untuk arah momen pasangan elektron bebas mengarah dari atom O menuju ke pasangan elektron bebas. Momen ikatan dan momen H₂0 dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Ø Ikatan Kovalen Nonpolar

Molekul yang memiliki atom yang sama seperti Cl₂, Br₂, I₂, dan H₂ bersifat nonpolar karena molekul tersebut tidak memiliki momen ikatan maupun maupun momen pasangan elektron bebas (PEB) sehingga momen dipolnya bernilai 0. Tidak hanya molekul dengan atom-atom yang sama, pada molekul yang memiliki atom-atom yang berbeda pun dapat bersifat nonpolar. Misalnya pada molekul PCl₅,CO₂,SF₆, dan COCl₂. Pada molekul CO₂, muatan parsial positif terdapat pada atom karbon sedangkan muatan parsial negatif terdapat pada atom  oksigen, sehingga momen ikatan pada CO₂ memiliki arah dari atom C yang bermuatan parsial positif ke atom O yang bermuatan parsial negatif. Momen ikatan pada molekul ini akan saling meniadakan, akibatnya momen dipolnya bernilai nol. Sehingga molekul ini dapat dikatakan sebagai molekul nonpolar.

SILABUS IKATAN KIMIA (Kovalen Polar dan Nonpolar, Ikatan Logam serta Gaya Antarmolekul)

SILABUS  

Mata Pelajaran            : KIMIA

Kelas/Semester            : X/1

Standar Kompetensi   : 1. Memahami struktur atom, sifat-sifat periodik unsur, dan ikatan kimia

Alokasi Waktu            : 8 jam pelajaran (untuk UH 2 jam)

Ø Kompetisi Dasar :

 Membandingkan proses pembentukan ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinasi, dan ikatan logam serta hubungannya dengan sifat fisik senyawa yang terbentuk.

Ø Materi Pembelajaran

·         Senyawa kovalen polar dan non polar.

·         Ikatan logam

·         Gaya antar molekul

Ø Kegiatan Pembelajaran

·         Merancang dan melakukan percobaan untuk menyelidiki kepolaran senyawa di laboratorium.

·         Mengidentifikasi sifat fisik logam dan menghubungkannya dengan proses pembentukan ikatan logam dalam diskusi kelompok di laboratorium.

·         Mengidentifikasi gaya antar molekul yang terjadi pada unsur-unsur yang berikatan.

Ø Indikator

·         Menyelidiki kepolaran beberapa senyawa dan hubungannya dengan keelektronegatifan melalui percobaan.

·         Mendeskripsikan proses pembentukan ikatan logam dan hubungannya dengan sifat fisik logam.

·         Menghubungkan sifat fisik materi dengan jenis ikatannya.

·         Mendeskripsikan sifat gaya antar molekul yang terjadi pada unsur-unsur yang berikatan.

Ø Jenis tagihan

·         kuis

·         tugas individu 

·          tugas kelompok

·         ulangan

Ø Bentuk instrumen

·         laporan tertulis

·         performans  (kinerja dan sikap)

·          tes tertulis

Ø Sumber

·         buku kimia Erlangga Michael purba, dan buku paket

Ø Bahan

·         lembar kerja

·         molymood

·         cairan yang bersifat polar dan non polar

Ø Alat

·         Standar

·         Buret

·         Corong

·         gelas kimi

·         batang polietilen